智能控制基础 第一章课件.ppt

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1、智能控制技术基础9/16/2021北京邮电大学信息工程学院第一章绪论1.1智能控制的提出传统控制方法包括经典控制和现代控制，是基于被控对象精确模型的控制方式，缺乏灵活性和应变能力，适于解决线性、时不变性等相对简单的控制问题，难以解决对复杂系统的控制。在传统控制的实际应用遇到很多难解决的问题，主要表现以下几点：1智能控制的发展过程（1）模型的不确定性实际系统由于存在复杂性、非线性、时变性、不确定性和不完全性等，无法获得精确的数学模型。某些复杂的和包含不确定性的控制过程无法用传统的数学模型来描述，即无法解决建模问

2、题。（2）高度的非线性在传统的控制理论中，对于这类控制对象，有一些方法可供使用，但不成熟，有些方法过于复杂。（3）任务要求复杂实际控制任务复杂，而传统的控制任务要求低，对复杂的控制任务，如机器人控制、CIMS、社会经济管理系统等复杂任务无能为力。在生产实践中，复杂控制问题可通过熟练操作人员的经验和控制理论相结合去解决，由此，产生了智能控制。智能控制将控制理论的方法和人工智能技术灵活地结合起来，其控制方法适应对象的复杂性和不确定性。1.2智能控制的概念智能控制是一门交叉学科，著名美籍华人傅京逊教授1971年首先

3、提出智能控制是人工智能与自动控制的交叉，即二元论。美国学者G.N.Saridis1977年在此基础上引入运筹学，提出了三元论的智能控制概念，即IC=AC∩AI∩ORIC——IntelligentControlAI——ArtificialIntelligenceAC——AutomaticControlOR——OperationalResearch图1-1分层递阶智能控制三元论表示人工智能（AI）是一个用来模拟人思维的知识处理系统，具有记忆、学习、信息处理、形式语言、启发推理等功能。自动控制（AC）描述系统的动力

4、学特性，是一种动态反馈控制。运筹学（OR）是一种定量优化方法，如线性规划、网络规划、调度、管理、优化决策和多目标优化方法等。智能控制就是一种控制方式或一种控制系统，如果它能够有效地克服被控制对象（过程）和环境所具有的高度复杂性和不确定性，并且能够达到所期望的目标，那么称这种控制方式为智能控制（仿人控制），称这样的控制系统为智能控制系统。智能控制的核心是如何设计和开发能够模拟人类智能的机器，使控制系统达到更高的目标。而模拟人类智能就需要解决知识在机器中如何表示以及怎样模仿人类思维推理过程这两方面的问题。其中必须

5、解决的就是定性概念和定量数值表示之间的转换关系。1.3、智能控制的发展上世纪70年代末，控制理论向着“大系统理论”和“智能控制”方向发展，前者是控制理论从广度上的开拓，后者是控制理论在深度上的挖掘。智能控制是自动控制发展的最新阶段，控制科学的发展过程如图所示。开环控制确定性反馈控制最优控制随机控制自适应控制鲁棒控制自学习控制智能控制控制科学的发展过程从二十世纪60年代起，由于空间技术、计算机技术及人工智能技术的发展，控制界学者在研究自组织、自学习控制的基础上，为了提高控制系统的自学习能力，开始注意将人工智能技

6、术与方法应用于控制中。1966年，J.M.Mendal首先提出将人工智能技术应用于飞船控制系统的设计；1971年，傅京逊首次提出智能控制这一概念，并归纳了三种类型的智能控制系统：（1）人作为控制器的控制系统：人作为控制器的控制系统具有自学习、自适应和自组织的功能；（2）人—机结合作为控制器的控制系统：机器完成需要连续进行的并需快速计算的常规控制任务，人则完成任务分配、决策、监控等任务；（3）无人参与的自主控制系统：为多层的智能控制系统，需要完成问题求解和规划、环境建模、传感器信息分析和低层的反馈控制任务。如自

7、主机器人。1987年国际标准化组织对工业机器人进行了定义：“工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作业的可编程操作机。”我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器”。1985年8月，IEEE在美国纽约召开了第一界智能控制学术讨论会，随后成立了IEEE智能控制专业委员会；1987年1月，在美国举行第一次国际智能控制大会，标志智能控制领域的形成。近年来，神

8、经网络、模糊数学、专家系统、进化论等各门学科的发展给智能控制注入了巨大的活力，由此产生了各种智能控制方法。智能控制的几个重要分支为专家控制、模糊控制、神经网络控制和遗传算法。2智能控制的几个重要分支2.1专家控制上世纪80年代初，人工智能中专家系统的思想和方法开始被引入控制系统的研究和工程应用中。专家系统能处理定性的、启发式或不确定的知识信息，经过各种推理来达到系统的任务目标。专家系统为解决传统控制